[發明專利]用于鋰-空氣電池的電解質溶液

有效

• 申請號: 201410114539.X
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104078721A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 中本博文
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;冷永華

技術領域

本發明涉及鋰-空氣電池中使用的電解質溶液。

背景技術

伴隨著近年來諸如移動電話等裝置的普及和發展，期望增大作為它們的電源的電池的容量。在這一背景下，金屬-空氣電池具有高的能量密度，因為它們能夠通過在使用大氣氧作為正電極活性材料的空氣電極處對氧進行氧化/還原反應并且通過在負電極處對構成負電極的金屬進行氧化/還原反應而發生充放電。因此，金屬-空氣電池作為比目前一般使用的鋰離子電池優越的高容量電池而一直受到關注(National?Institute?of?Advanced?Industrial?Science?and?Technology(AIST)“Development?of?a?New-type?Lithium-Air?Battery?with?Large?Capacity”，[在線]，2009年2月24日新聞稿，[2011年8月19日檢索]，互聯網：

＜http：//www.aist.go.j?p/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224/pr20090224.html＞)。

英文網頁：

＜http：//www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2009/20090727/20090727.html＞。

金屬-空氣電池中已使用有機溶劑作為非水電解質，但有機溶劑是揮發性的并且此外與水可混溶，因此隨著長期運行存在穩定性問題。在電池的長期運行過程中，電池電阻因電解質溶液從正電極(空氣電極)側蒸發而經歷增大，或者因濕氣滲入電池內部而存在作為負電極的鋰金屬腐蝕的風險。這些現象是削弱作為空氣電池的特有特征的長期放電的因素。

以提供通過抑制因電解質溶液揮發而致的下降以及抑制濕氣向電池內部的混入所實現的能夠長期穩定的電池運行的鋰-空氣電池為目標，已提出了使用離子液體如N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨雙(三氟甲磺酰基)酰胺(DEMETFSA)作為非水電解質的空氣電池(日本專利申請公開第2011-003313號(JP2011-003313A))。這里，離子液體指在常溫(15℃至25℃)下為液體并且僅由組合了陽離子和陰離子的離子型分子所構成的材料。

發明內容

雖然離子液體如N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨雙(三氟甲磺酰基)酰胺(DEMETFSA)用于空氣電池的電解質溶液的用途在抑制因電解質溶液的揮發所致的下降以及抑制濕氣向電池內部的混入方面確實提供了一定的效果，但仍不能說使用常規離子液體如DEMETFSA用于其電解質溶液的空氣電池表現出了令人滿意的電池輸出。因此，需要可提供進一步改善鋰-空氣電池的輸出的電解質溶液。

對可提供鋰-空氣電池的輸出的額外改善的電解質溶液進行了深入研究，并因此發現，具有并列地結合醚基團的陽離子的離子液體具有高的LiOx生成能力并且可有助于改善鋰-空氣電池的輸出。

本發明涉及用于鋰-空氣電池中的電解質溶液，所述電解質溶液包含離子液體，所述離子液體具有醚基團并列地結合入其中的陽離子。

本發明提供一種具有優異的LiOx生成能力的鋰-空氣電池電解質溶液。

附圖說明

本發明的示例性實施方案的特征、優點以及技術和工業重要性將在下文結合附圖描述，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的要素，且其中：

圖1為示出了當使用雙(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)作為陰離子部分并使用具有單個醚基團的N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨(DEME)作為陽離子部分時的Li離子配位形態和O₂供給能力的示意圖；

圖2為示出了當使用雙(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)作為陰離子部分并使用三個醚基團串聯地結合入其中的DEME3作為陽離子部分時的Li離子配位形態和O₂供給能力的示意圖；

圖3為示出了當使用雙(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)作為陰離子部分并使用三個醚基團并列地結合入其中的N-甲基-N,N,N-三(2-甲氧基乙基)銨(N1(1o2)₃)作為陽離子部分時的Li離子配位形態和O₂供給能力的示意圖；和

圖4包含對電解質溶液測得的線性掃描伏安(LSV)曲線。

具體實施方式